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案例頻道 通過組態(tài)消息可使我們對生產(chǎn)過程中發(fā)生的故障狀態(tài)及報(bào)警事件進(jìn)行快速監(jiān)測、定位與處置。西門子自動化系統(tǒng)(SIMATIC S7 300/400及HMI)實(shí)現(xiàn)基于應(yīng)用的、用戶可組態(tài)的消息的方法主要包括位消息(Bit Messaging)方法和消息號(Message Numbering)方法兩種，二者就其特點(diǎn)、性能、應(yīng)用范圍及實(shí)現(xiàn)機(jī)理等方面各有不同。
位消息方法通過在S7-300/400 PLC中編程置位消息位、操作屏循環(huán)查詢消息位狀態(tài)來觸發(fā)消息的方法實(shí)現(xiàn)，消息的全部組態(tài)〔如消息觸發(fā)、消息文本等〕均在操作屏的組態(tài)軟件〔WinCC/WinCC flexible/ProTool〕中實(shí)現(xiàn)。顯然這是HMI系統(tǒng)主動查詢并產(chǎn)生消息的方法，而且這也是大多數(shù)HMI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)消息功能所采用的方法。西門子自動化系統(tǒng)還提供了消息功能實(shí)現(xiàn)的另一種方法，即消息號方法，它是在S7-300/400 PLC的組態(tài)軟件STEP 7中對消息進(jìn)行組態(tài)，在STEP 7中編程觸發(fā)消息的產(chǎn)生并調(diào)用系統(tǒng)功能發(fā)送消息，而且消息文本等的消息組態(tài)也在STEP 7中進(jìn)行，因此這是一種S7-300/400 PLC主動發(fā)送消息并在操作屏接收和顯示的方法。
就二者的性能比較而言，位消息方法實(shí)現(xiàn)的消息是與過程控制異步的，也就是說它在消息中提供的信息只能來自消息在操作屏中產(chǎn)生時(shí)的操作屏中的信息，如消息的時(shí)間標(biāo)簽及附加的過程值等，而且其采用的通過通訊循環(huán)查詢消息位狀態(tài)產(chǎn)生消息的機(jī)理，加重了通訊系統(tǒng)的負(fù)荷，降低了通訊系統(tǒng)的效率，使控制系統(tǒng)的總體性能受到影響。而消息號方法實(shí)現(xiàn)的消息可以與過程控制程序執(zhí)行相同步，即消息可以由S7-300/400 PLC實(shí)時(shí)產(chǎn)生，這樣消息的相關(guān)屬性也就可以具有實(shí)時(shí)性，如消息的時(shí)間標(biāo)簽?zāi)芨_的反映出消息的真實(shí)發(fā)生時(shí)間，而且通過組態(tài)過程值還可獲得消息發(fā)生時(shí)刻的過程狀態(tài)值。而且顯然消息號方法通過通訊實(shí)現(xiàn)消息顯示的通訊效率高，通訊負(fù)荷低，從而可以確保和提升系統(tǒng)的總體性能。
由此也可看出上述實(shí)現(xiàn)消息功能的兩種方法的應(yīng)用范圍，對于消息的實(shí)時(shí)性要求不高且實(shí)現(xiàn)消息而對通訊的影響能滿足系統(tǒng)要求的可以采用消息的位消息方法實(shí)現(xiàn)，反之則應(yīng)采用消息的消息號方法來實(shí)現(xiàn)。
消息號方法進(jìn)一步又分為三類：即基于塊的消息號方法、基于符號的消息號方法和自定義診斷消息號方法。其中，基于塊的消息號方法用于實(shí)現(xiàn)與程序同步的消息，需調(diào)用相應(yīng)的消息塊，適用于S7-300/400及WinCC/WinCC flexible/ProTool組態(tài)的項(xiàng)目，其中對WinCC需要AS-OS連接組態(tài)，對WinCC flexible/ProTool只能用ALARM_S消息塊來實(shí)現(xiàn)。基于符號的消息號方法用于實(shí)現(xiàn)與程序異步的消息，通過符號表(定義屬性通過SDB下載方式)而無需調(diào)用消息塊，僅適用于S7-400及WinCC組態(tài)的項(xiàng)目，其中對WinCC需要AS-OS連接組態(tài)。自定義診斷消息號方法用于將用戶自定義的診斷消息顯示在PLC中的診斷緩沖器中，它與程序執(zhí)行同步并需調(diào)用WR_USMSG系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)與程序同步的消息，需調(diào)用相應(yīng)的消息塊，適用于S7-300/400，該消息并不給操作屏傳輸，而只顯示在PG的診斷緩沖器中。
SIMATIC S7 300/400提供了實(shí)現(xiàn)基于塊的消息號方法所需的各種功能塊，本文將以其中的ALARM_S消息塊為例來介紹。其中ALARM_S消息塊按確認(rèn)方式分為SFC17 ALARM_SQ(需確認(rèn))與SFC18 ALARM_S(無需確認(rèn))，均只有一個通道(即調(diào)用一次消息塊只觸發(fā)一個消息),并只可附加一個過程值。
下面將描述基于ProTool組態(tài)的操作屏采用ALARM_S消息塊實(shí)現(xiàn)的消息號方法。
假定本系統(tǒng)由一套S7-300PLC及TP270通過MPI連接構(gòu)成。
2.STEP7 的編程與組態(tài)步驟
2.1 首先完成SIMATIC S7 300站的硬件組態(tài)，包括S7-300與TP270通訊用的MPI網(wǎng)絡(luò)參數(shù)組態(tài)，并編譯下載。
2.2 ALARM_S消息塊的實(shí)現(xiàn)要基于功能塊FB并需對FB做相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定。
創(chuàng)建功能塊FB1，打開該FB1，在變量聲明區(qū)新建一input變量(如aa)，其Data Type選擇為雙字并修改其Attributes如下圖。從而可以在FB塊中的背景數(shù)據(jù)塊中產(chǎn)生一報(bào)警消息類別。
2.3 對FB1進(jìn)行編程:在本例中調(diào)用SFC17 ALARM_SQ，假定MW10作為實(shí)際過程值，當(dāng)MW10大于50時(shí)，觸發(fā)M0.2產(chǎn)生報(bào)警，即觸發(fā)SFC17傳輸消息。其中SFC17形參＂ID＂為固定值W#16#EEEE，＂EV_ID＂即上面生成的＂aa＂變量，＂SD＂即附加的過程值源。
2.4 對OB1進(jìn)行編程：在OB塊中調(diào)用FB1，并為FB1自動建立一背景數(shù)據(jù)塊DB1。其中FB1的形參變量＂aa＂值(即消息序列號)由STEP7自動生成。
2.5 組態(tài)消息文本:
右鍵點(diǎn)擊DB1,點(diǎn)擊Special Object properties,選擇Message，
組態(tài)消息文本:
如需附加過程值，應(yīng)在消息文本中插入＂塊＂,其結(jié)構(gòu)為: @<過程值的通道號><元素類型><格式代碼>@。其中＂過程值的通道號＂對ALARM_S塊只能為1,元素類型及格式代碼參見下表。
注: 格式代碼中［i］為選項(xiàng),可用于指定附加值的顯示長度(如選擇,應(yīng)去掉［］)
在本例中，假定過程值MW10為整數(shù),插入塊＂@1i-@＂則在報(bào)警信息中顯示過程值，顯示其中兩位:
3.操作屏的組態(tài)。
3.1 只有Protool與Step7進(jìn)行集成組態(tài)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)ALARM_S消息功能。故應(yīng)首先創(chuàng)建一個與Step7集成的Protool項(xiàng)目。
3.2 可在STEP7中為每個消息分配不同的顯示等級,這樣當(dāng)在Protool中組態(tài)時(shí),可以為操作單元選擇特定的顯示等級,用戶可用這種方法在不同的操作設(shè)備之間有選擇的分配消息。
為此,可從菜單中選擇“系統(tǒng)”>“消息”>“設(shè)置,進(jìn)行下述組態(tài):
3.3. 組態(tài)一畫面，設(shè)置一消息視圖用于顯示消息:
3.4 對項(xiàng)目保存、編譯、下載
4.項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果測試：
如設(shè)定MW10為80,從而觸發(fā)消息,在操作屏上該消息被顯示：
5.總結(jié):
西門子自動化系統(tǒng)為消息功能的實(shí)現(xiàn)提供了各種可能的實(shí)現(xiàn)方案，用戶可以根據(jù)工程項(xiàng)目對消息系統(tǒng)的性能要求以及相應(yīng)消息功能的不同實(shí)現(xiàn)方法對系統(tǒng)的不同影響等因素綜合考慮來選擇和確定具體的方案。其中本文介紹的西門子自動化系統(tǒng)基于消息號的消息功能的實(shí)現(xiàn)方法，提供了對消息系統(tǒng)有高實(shí)時(shí)性能要求的應(yīng)用解決方案。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號